近53年青海省氣候變化與糧食產(chǎn)量及氣候生產(chǎn)潛力特征

李曉東，胡愛(ài)軍，祁棟林，李鳳霞，王 力，劉吉宏(1.青海省氣象科學(xué)研究所，青海 西寧 810001； . 青海省氣象局，青海 西寧 810001；3.海北州氣象局，青海 海北 81000； 4.青海省防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001)

近53年青海省氣候變化與糧食產(chǎn)量及氣候生產(chǎn)潛力特征

李曉東1，4，胡愛(ài)軍1，4，祁棟林1，4，李鳳霞2，王 力1，4，劉吉宏3,4
(1.青海省氣象科學(xué)研究所，青海 西寧 810001； 2. 青海省氣象局，青海 西寧 810001；3.海北州氣象局，青海 海北 810200； 4.青海省防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001)

利用青海省1961-2013年年平均氣溫、年降水量等資料，分析了青海省氣候變化的特征，應(yīng)用Thornthwaite Memorial 模型估算了青海省氣候生產(chǎn)潛力，探討了氣候生產(chǎn)潛力與糧食產(chǎn)量的關(guān)系。分析結(jié)果表明,1961-2013年青海省年平均氣溫顯著升高，年平均氣溫升溫率達(dá)0.40 ℃·10a-1；降水量也呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，增幅為6.0 mm·10a-1；日照時(shí)數(shù)和相對(duì)濕度呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。自2002年以來(lái)的近10年期間，糧食總產(chǎn)量和氣候生產(chǎn)潛力變化趨勢(shì)有一定相關(guān)性且氣候生產(chǎn)潛力從2002年開(kāi)始有突變(r=0.29，P<0.05)。近53年青海省氣候生產(chǎn)潛力在323.39～478.48 g·m-2·a-1之間，年際間變化波動(dòng)較大，呈現(xiàn)較弱的增加趨勢(shì)，增加率為0.914 g·m-2·a-1。

氣候變化；Thornthwaite Memorial模型；氣候生產(chǎn)潛力

受1750年以來(lái)人類活動(dòng)的影響，全球大氣CO2、CH4和N2O濃度上升非常明顯，已經(jīng)大大高出了工業(yè)化前幾千年的冰芯記錄得到的濃度值[1]。在全球氣候變暖的背景下，近百年來(lái)中國(guó)年地表平均溫度增加顯著，平均氣溫增溫幅度為0.5～0.8 ℃。尤其在20世紀(jì)的近50年升溫明顯，極端氣候事件發(fā)生頻率增加[2]。此外，從1986年到1987年冬季開(kāi)始到2006年，中國(guó)已經(jīng)經(jīng)歷了21個(gè)“暖冬”[3]。隨著全球氣候變化，西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境對(duì)氣候變化的響應(yīng)和氣候變化帶來(lái)的影響越來(lái)越多的受到關(guān)注。施雅風(fēng)等[4]和秦大河[5]對(duì)中國(guó)西北地區(qū)的氣候研究表明，西北地區(qū)的氣候由之前的暖干型逐漸向暖濕型轉(zhuǎn)變，逐步形成氣溫升高、降水增加的特征。氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響巨大，特別是對(duì)環(huán)境脆弱區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力具有顯著的影響。由于高原地區(qū)特殊的環(huán)境和地理位置，高原地區(qū)又屬于氣候變化的敏感區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)，因此極易受到氣候變化的影響。

糧食作物對(duì)氣候變化有著較高的敏感度，因此對(duì)糧食作物生產(chǎn)潛力變化研究是極其必要的。從生態(tài)系統(tǒng)角度來(lái)說(shuō)，氣候生產(chǎn)潛力就是由氣候因素決定的平均初級(jí)生產(chǎn)力，反映了在一定的氣候條件下某一個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所應(yīng)具備的基礎(chǔ)生產(chǎn)潛力，因此可以說(shuō)氣候生產(chǎn)潛力與氣候變化是密切聯(lián)系的。近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外很多專家學(xué)者進(jìn)行了氣候生產(chǎn)潛力方面的研究[6-10],并建立了很多相對(duì)成熟可用的模型，如Maimi[11]、AEZ[12]、Thornthwaite Memorial[13]等模型，這些模型的提出和建立為氣候生產(chǎn)潛力的研究提供了重要的科學(xué)支撐和理論依據(jù)。然而，國(guó)內(nèi)對(duì)氣候生產(chǎn)潛力以及糧食產(chǎn)量的研究多集中在東北地區(qū)[14]、黃土高原地區(qū)[15-16]以及部分地區(qū)的草地生產(chǎn)潛力[2,17]方面，由于青海省農(nóng)業(yè)區(qū)的面積較小，對(duì)青海省氣候生產(chǎn)潛力以及糧食產(chǎn)量的研究報(bào)道較少?；诖?，選取在一定程度上能夠更為合理地代表區(qū)域的實(shí)際產(chǎn)量的Thornthwaite Memorial模型，周密、準(zhǔn)確、合理的開(kāi)展對(duì)青海省生產(chǎn)潛力以及糧食產(chǎn)量的研究和細(xì)致的分析，并通過(guò)代表站點(diǎn)的對(duì)比研究，可以從氣候以及生產(chǎn)潛力方面來(lái)評(píng)價(jià)青海省氣候生產(chǎn)潛力的特征和規(guī)律。由于糧食實(shí)際產(chǎn)量與氣候生產(chǎn)潛力之間關(guān)系密切，根據(jù)本地區(qū)的氣候條件計(jì)算的氣候生產(chǎn)潛力能夠綜合反映該地區(qū)水熱狀況對(duì)生產(chǎn)潛力產(chǎn)生的影響。因此，本文通過(guò)深入分析近53年青海省氣候變化特征分析了青海省氣候生產(chǎn)潛力的特征及其變化規(guī)律，為充分利用氣候資源、提高生產(chǎn)力水平、指導(dǎo)該地區(qū)科學(xué)、高效、合理以及高產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論支持和科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

青海省位于中國(guó)西北，地處“世界屋脊”之稱的青藏高原，地理位置介于31°36′-39°12′ N，89°25′-103°04′ E，東西長(zhǎng)約1 200 km，南北寬約800 km，總面積為696 647 km2，主要糧食作物有小麥(Triticumaestivum)、玉米(Zeamays)、豆類和薯類等。其中，青海省東部地區(qū)互助、平安、民和、湟中和貴德等地區(qū)為青海省主要的農(nóng)業(yè)區(qū)。

青海省由于受緯度、地形、海拔、大氣環(huán)流等因素的相互作用影響，形成了獨(dú)特的高原大陸性氣候。年平均氣溫在-6～9 ℃之間，年降水量在16.7～776.1 mm，降水的時(shí)空分布差異十分顯著，夏季降水集中，降水量約占全年的50%～70%。

1.2 研究方法

研究所用的氣象資料來(lái)自1961-2013年青海省52個(gè)氣象臺(tái)站的月平均氣溫、月降水量、月日照時(shí)數(shù)和相對(duì)濕度，用算數(shù)平均法計(jì)算東部農(nóng)業(yè)區(qū)(西寧、貴德、民和、同仁、大通、湟中、湟源、樂(lè)都、化隆、循化、互助和尖扎)、環(huán)青海湖地區(qū)(剛察、天峻、門源、共和、貴南、祁連、野牛溝和托勒)、三江源區(qū)(興海、同德、澤庫(kù)、雜多、曲麻萊、玉樹(shù)、瑪多、清水河、大武、達(dá)日、久治、囊謙、五道梁和沱沱河)和柴達(dá)木盆地(德令哈、大柴旦、芒崖、茶卡、冷湖、格爾木、都蘭、小灶火、和諾木洪)的平均氣溫、總降水量、日照時(shí)數(shù)和相對(duì)濕度。1961-2013年青海省52個(gè)氣象臺(tái)站氣象資料來(lái)源于青海省氣象局。1961-2013年青海省糧食產(chǎn)量資料來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站(http://www.stats.gov.cn/)，糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)為青海省1961-2013年青海省全省糧食總產(chǎn)產(chǎn)量。采用常規(guī)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，包括皮爾遜相關(guān)系數(shù)、MK突變檢驗(yàn)等，研究青海省氣候生產(chǎn)潛力的年際變化,其中氣候生產(chǎn)潛力的計(jì)算僅考慮有糧食作物種植的各氣象臺(tái)站。為直觀反映氣候變化的空間分布特征，采用Surfer 8.0將計(jì)算結(jié)果采用克里金空間插值方法進(jìn)行空間分布分析，其他的統(tǒng)計(jì)分析均在Excel 2013和SPSS 18.0中實(shí)現(xiàn)。

1.2.1 Thornthwaite Memorial模型 在綜合分析和分析試驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，采用國(guó)際上通用且相對(duì)比較成熟的Thornthwaite Memorial 模型計(jì)算青海省農(nóng)業(yè)區(qū)氣候生產(chǎn)潛力[18]。其模型可用式(1-4)表示：

TSPV=3 000[1-e-0.000 969 5(V-20)]

(1)

(2)

V=PP<0.316L

(3)

L=300+25T+0.05T3

(4)

式中,TSPV是以實(shí)際蒸散量計(jì)算得到的氣候生產(chǎn)潛力(g·m-2·a-1)；V為年平均實(shí)際蒸散量(mm)；L為年最大蒸散量(mm),表征為年平均溫度的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)[18]；T為年平均氣溫(℃)，P為年降水量(mm)，將模型所需參數(shù)分別帶入公式中計(jì)算氣候生產(chǎn)潛力。

1.2.2 Mann-Kendall突變檢驗(yàn) MK[19]法通過(guò)構(gòu)造正序列(UF)和逆序列(UB)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)正逆序列統(tǒng)計(jì)量的曲線判斷氣象要素的變化趨勢(shì)及突變特征。當(dāng)正序列(UF)的值大于0,表示序列呈上升趨勢(shì),小于0 表示呈下降趨勢(shì)。當(dāng)超過(guò)臨界值線時(shí),表示上升或下降趨勢(shì)顯著。如果UF和UB兩曲線出現(xiàn)交點(diǎn),且交點(diǎn)在臨界線之間,那么交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻便是突變開(kāi)始的時(shí)間。該方法的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)序列不需要遵從一定的分布,也不受少數(shù)異常測(cè)定值的干擾。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候變化趨勢(shì)

2.1.1 氣溫 1961-2013年青海省年平均氣溫呈明顯升高趨勢(shì)。近53年來(lái)，全省年平均氣溫升溫率為0.40 ℃·10a-1，明顯高于近50年全球(0.13 ℃·10a-1)及全國(guó)(0.22 ℃·10a-1)的水平值。年平均氣溫表現(xiàn)出較明顯的階段性變化(圖1a)，20世紀(jì)60年代至80年代中期為冷期，80年代后期至21世紀(jì)10年代為暖期，尤其是從20世紀(jì)90年代末期至21世紀(jì)10年代增溫最為明顯。其中，東部農(nóng)業(yè)區(qū)、環(huán)青海湖區(qū)、柴達(dá)木盆地、三江源區(qū)氣溫變化率分別為0.37、0.48、0.50、0.35 ℃·10a-1，其中青海省年平均氣溫升溫率最大的地區(qū)是柴達(dá)木盆地(圖1b)。

近53年來(lái)，年平均氣溫在柴達(dá)木盆地增幅速率最大，升溫率最大地區(qū)為0.70 ℃·10a-1，其次為西寧周邊地區(qū)，為0.48 ℃·10a-1(圖1b)。柴達(dá)木盆地年平均最低氣溫的增溫幅度比全省平均值高出0.10 ℃·10a-1，變暖趨勢(shì)極為顯著。2004-2013年青海省年平均氣溫呈波動(dòng)增加趨勢(shì)。近10年來(lái)，全省年平均氣溫升溫率為0.19 ℃·10a-1。青海省平均氣溫近10年來(lái)均處于偏高期，且在2006年、2009年、2010年和2013年偏高均超過(guò)1.0 ℃(圖1a)。

圖1 1961-2013年青海省年平均氣溫距平變化、升溫率空間分布Fig.1 Annual temperature anomaly and the spatial distribution of change rate during 1961-2013

2.1.2 降水 青海省年降水量1961-2013年呈現(xiàn)出微弱增加趨勢(shì)，增幅為6.0 mm·10a-1。年降水量也具有非常明顯的階段性變化(圖2a)，20世紀(jì)60年代至70年代初為少雨期，70年代中期至80年代末期為多雨期，90年代降水量開(kāi)始明顯偏少，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)青海省年降水量開(kāi)始有所增加。各個(gè)季節(jié)的降水量均呈增加趨勢(shì)，其中夏、秋季降水量增幅較為明顯；春、冬季降水量總體來(lái)說(shuō)略有增加但不顯著。從青海省降水量空間分布情況可以看出，全省范圍內(nèi)降水量變化趨勢(shì)存在一定的差異，其中三江源地區(qū)、柴達(dá)木盆地降水量增加的趨勢(shì)比較明顯；東部農(nóng)業(yè)區(qū)、環(huán)青海湖地區(qū)降水量增加的幅度相對(duì)較小(圖2b)。

2004-2013年青海省年降水量變化幅度相對(duì)穩(wěn)定，在一定程度上呈現(xiàn)微弱的增加趨勢(shì)，增加的幅度為2.4 mm·10a-1。年降水量在近10年偏多年份較多，僅在2004年、2006年和2013年呈現(xiàn)略偏少趨勢(shì)；而其他年份的年降水量均呈現(xiàn)略多和偏多趨勢(shì)(圖2a)。

圖2 1961-2013年青海省年降水距平百分率變化和降水變化率空間分布Fig.2 Annual precipitation anomaly percentage and the spatial distribution of change rate during 1961-2013

圖3 1961-2013年青海省年平均日照時(shí)數(shù)距平變化及日照時(shí)數(shù)變化率空間分布Fig.3 Annual sunshine hour anomaly and the spatial distribution of change rate during 1961-2013

2.1.3 日照時(shí)數(shù) 1961-2013年青海省年平均日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，減少率為10.4 h·10a-1。其中，柴達(dá)木盆地東西部減少最為明顯，三江源地區(qū)瑪多以及沱沱河等地呈增加趨勢(shì)(圖3b)。全省四季平均日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)不盡相同，夏、秋、冬季呈減少趨勢(shì)，其中夏季減少率最大；春季表現(xiàn)為增加趨勢(shì)。其中，1989年和2009年是1961年以來(lái)平均日照時(shí)數(shù)最少的兩年，全年僅為2 600.5和2 603.2 h。

1961-2013年青海省年平均日照時(shí)數(shù)也具有較明顯的階段性變化(圖3a)，20世紀(jì)60年代至80年代末日照時(shí)數(shù)較大，90年代初期至21世紀(jì)初期日照時(shí)數(shù)也較大，但明顯小于60年代至80年代的日照時(shí)數(shù)。其中，2004-2013年青海省年平均日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，減少率為7.7 h·10 a-1。2004-2013年青海省年平均日照時(shí)數(shù)除了2004年和2013年略大外，其他年份均偏少，連續(xù)8年偏少幅度較大，日照時(shí)數(shù)偏少持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

2.1.4 相對(duì)濕度 1961-2013年青海省年平均相對(duì)濕度呈略微減少趨勢(shì),其中80年代初至90年代末增加幅度最大，從90年代末開(kāi)始呈現(xiàn)較明顯的減少趨勢(shì)。1961-2013年青海省年平均相對(duì)濕度的階段性變化明顯(圖4a)，20世紀(jì)60年代至80年代末相對(duì)濕度較大，90年代初期至21世紀(jì)初期相對(duì)濕度也較大，但小于60年代至80年代的相對(duì)濕度。其中，2004-2013年青海省年平均相對(duì)濕度呈略微減少趨勢(shì)，減少幅度為3.19%·10a-1(圖4a)。2004-2013年青海省年平均相對(duì)濕度除了2005年基本持平外，其他年份均偏小(圖4a)，2005年起明顯偏少，連續(xù)9年偏少幅度較大，相對(duì)濕度偏少持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。從空間分布來(lái)看，西寧、平安等東部地區(qū)以及柴達(dá)木盆地的西緣減少趨勢(shì)較為明顯，其他地區(qū)均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)(圖4b)。

2.2 氣候生產(chǎn)潛力年際變化分析

選取青海省3個(gè)種植糧食作物代表站點(diǎn)互助、湟中和民和，分析其氣候生產(chǎn)潛力年際變化曲線(圖5)，湟中縣和互助縣兩站氣候生產(chǎn)潛力呈小幅度波動(dòng)增加趨勢(shì)，而民和站呈現(xiàn)波動(dòng)減少趨勢(shì),變化趨勢(shì)不顯著，其中湟中和互助兩站的氣候生產(chǎn)潛力變化趨勢(shì)較一致。1961-2013年互助、湟中和民和站的氣候生產(chǎn)潛力波動(dòng)較大，與近年來(lái)氣候變化有一定的關(guān)系。

2.3 糧食產(chǎn)量及氣候生產(chǎn)潛力關(guān)系

近53年青海省氣候生產(chǎn)潛力在323.39～478.48 g·m-2·a-1之間，年際間表現(xiàn)出較弱的增加趨勢(shì)，增加率為0.914 g·m-2·a-1(圖6)。糧食總產(chǎn)量和氣候生產(chǎn)潛力在從2003年開(kāi)始的近10年總體變化趨勢(shì)類似，但略有波動(dòng)；青海省2003-2013年的糧食平均產(chǎn)量為3 624.1 kg·hm-2，同期氣候生產(chǎn)潛力為447.435 g·m-2·a-1，糧食產(chǎn)量達(dá)到氣候生產(chǎn)潛力的80.9%。對(duì)2003-2013年糧食產(chǎn)量和氣候生產(chǎn)潛力的相關(guān)分析結(jié)果顯示，相關(guān)系數(shù)為0.29(P<0.05)。氣候生產(chǎn)潛力1961-2013年呈現(xiàn)弱增加趨勢(shì)，糧食產(chǎn)量增加趨勢(shì)明顯，其中糧食產(chǎn)量的波動(dòng)增加與種植面積和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整有關(guān)，并不能完全表現(xiàn)該地區(qū)氣候生產(chǎn)潛力應(yīng)用水平的逐年增加和應(yīng)用水平的逐步提高(圖6)。

圖4 1961-2013年青海省年相對(duì)濕度距平變化及相對(duì)濕度變化率空間分布Fig.4 Annual relative humidity anomaly and the spatial distribution of change rate during 1961-2013

圖5 代表站(互助縣，湟中縣，民和縣)氣候生產(chǎn)潛力年際變化Fig.5 Climatic productive potential annual changing graph in representative stations

為了研究青海省氣候生產(chǎn)潛力的變化情況，對(duì)近53年年氣候生產(chǎn)潛力的時(shí)間序列進(jìn)行了M-K突變檢驗(yàn)分析。從青海省氣候生產(chǎn)潛力M-K檢驗(yàn)曲線圖(圖7)可以看出，青海省氣候生產(chǎn)潛力從1961年開(kāi)始波動(dòng)上升，進(jìn)入80年代氣候生產(chǎn)潛力上升趨勢(shì)明顯；從2003年起，青海省氣候生產(chǎn)潛力增加趨勢(shì)非常明顯，并從2007年突破了突變檢驗(yàn)的臨界值，突變發(fā)生在2002年，并且2002-2013年是近53年來(lái)增加速度最快的10年。氣候生產(chǎn)潛力的趨勢(shì)和突變特征在一定程度上也反映了氣候的變化特征，因此氣候生產(chǎn)潛力的變化和氣候變化的關(guān)系是非常密切的。從UF曲線可以看出，1961-2013年以來(lái)，青海省氣候生產(chǎn)潛力從1961-2003年有波動(dòng)增加的趨勢(shì)，但增加極其緩慢；而從2002年開(kāi)始，青海省氣候生產(chǎn)潛力呈現(xiàn)明顯的增加趨勢(shì)，這種增加趨勢(shì)從2007年開(kāi)始超過(guò)0.05顯著性水平臨界線，2009年開(kāi)始甚至超過(guò)0.001顯著性水平(u0.001=2.56)，這表明從2002年開(kāi)始青海省氣候生產(chǎn)潛力上升趨勢(shì)是非常顯著的。

圖6 1961-2013年青海省糧食產(chǎn)量及氣候生產(chǎn)潛力Fig.6 Grain yield and climatic productive potential during 1961-2013 in Qinghai Province

圖7 1961-2013年青海省氣候生產(chǎn)潛力突變檢驗(yàn)Fig.7 Mann-Kendall abrupt change test during 1961-2013 in Qinghai Province

3 討論與結(jié)論

近20多年來(lái)全球氣候變暖明顯，這樣的趨勢(shì)已經(jīng)引起了人們的越來(lái)越多的關(guān)注。近年來(lái)，有關(guān)青藏高原和青海省氣候變化方面的研究越來(lái)越多[20-21]。汪青春等[22]對(duì)青海省26個(gè)代表站近44年的氣溫和降水量的研究指出，青海省氣溫變化與全國(guó)氣溫變化趨勢(shì)基本一致，總體趨勢(shì)趨暖，氣溫變暖的地區(qū)主要在北部。李紅梅等[23]的研究也表明，位于青海省西北部的柴達(dá)木盆地氣溫上升最為明顯。而本研究的結(jié)果顯示，近53年來(lái)，青海省年平均氣溫呈現(xiàn)明顯的升高趨勢(shì)，近10年來(lái)升溫趨勢(shì)更加明顯；年平均氣溫西部地區(qū)升溫顯著，從南到北年平均氣溫逐漸升高，與上述學(xué)者的結(jié)果一致。而對(duì)降水量的研究李紅梅等[23]和汪青春等[22]也做了很多工作，結(jié)果都表明近年來(lái)青海省降水量也存在明顯的空間變化，其中柴達(dá)木盆地降水量增加趨勢(shì)明顯，其余地區(qū)變化相對(duì)平緩。而本研究對(duì)1961-2013年的降水量變化研究表明，降水在波動(dòng)中略有增加，近10年增加明顯，且青海省南部三江源地區(qū)和西部的柴達(dá)木盆地降水量增加趨勢(shì)明顯。時(shí)興和等[24]對(duì)青海北部地區(qū)的降水變化的研究得出，柴達(dá)木盆地年度和四季降水量都有顯著增加的趨勢(shì)，而趙燕寧等[25]對(duì)青海東部農(nóng)業(yè)區(qū)的研究也得出該區(qū)域夏季降水量有增加的趨勢(shì)。因此，可以說(shuō)明青海省氣溫上升顯著，氣溫和降水變化存在明顯的區(qū)域性特征，氣候資源分布與其地理位置顯著相關(guān)。

青海省地理位置上處于青藏高原，常年干燥少雨，日照時(shí)間較長(zhǎng)，因此具有十分豐富的太陽(yáng)能資源。本文結(jié)果顯示，研究區(qū)年日照時(shí)數(shù)在近53年來(lái)減少趨勢(shì)顯著，北部和西部減少幅度最大，南部地區(qū)有弱增加趨勢(shì)。劉義花等[26]對(duì)青海省51個(gè)氣象站的日照資料進(jìn)行分析研究得出，日照時(shí)數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，而位于西北部的格爾木在80年代略有上升；90年代之后，位于青海南部的部分地區(qū)有微弱的增加趨勢(shì)，其研究結(jié)果與本研究結(jié)果一致，但是由于其研究時(shí)間相對(duì)較短，因此在個(gè)別區(qū)域有所差異。青海省年平均相對(duì)濕度近53年呈略微減少趨勢(shì),其中80年代初至90年代末增加幅度最大，從90年代末開(kāi)始也呈現(xiàn)較明顯的減少趨勢(shì)。2005年起明顯偏少，連續(xù)9年偏少幅度較大，相對(duì)濕度偏少持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。徐維新等[27]對(duì)三江源地區(qū)的相對(duì)濕度以及濕潤(rùn)指數(shù)作了大量的工作，其結(jié)果表明，該區(qū)域東部和北部在90年代后和21世紀(jì)出現(xiàn)濕潤(rùn)化趨勢(shì)，其余地區(qū)均表現(xiàn)為明顯的干旱化趨勢(shì)，與本研究得到的結(jié)論一致。而本研究中空間分布結(jié)果得出2005年開(kāi)始相對(duì)濕度呈明顯減少趨勢(shì)，主要可能是由于氣溫的增加和大部分地區(qū)降水量的平緩變化所造成的。

氣候生產(chǎn)潛力是對(duì)氣候資源狀況評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)，可以揭示不同的限制因子在不同區(qū)域的作用。謝云[28]的研究指出，某地區(qū)氣候資源即光水熱等要素的匹配情況是氣候生產(chǎn)潛力的本質(zhì)，不穩(wěn)定的氣候特征導(dǎo)致光熱水要素的匹配隨之發(fā)生變化，因此而導(dǎo)致氣候資源和相對(duì)應(yīng)的氣候生產(chǎn)潛力發(fā)生變化。而武永利等[29]的對(duì)山西省氣候生產(chǎn)潛力的研究也發(fā)現(xiàn)，氣候生產(chǎn)潛力的主要制約因子是水熱條件，尤其與降水關(guān)系密切。而本研究結(jié)果顯示，青海省年平均氣候生產(chǎn)潛力呈現(xiàn)弱增加趨勢(shì)，氣候暖濕化的趨勢(shì)是氣候生產(chǎn)潛力增加的根本原因，尤其是近10年降水和氣溫的顯著增加，與上述研究的結(jié)果一致。研究區(qū)糧食產(chǎn)量增加趨勢(shì)明顯，利用氣候資源的應(yīng)用水平較高，但糧食產(chǎn)量的變化也受種植面積變化等因素的影響，暖濕效應(yīng)將使氣候生產(chǎn)潛力普遍增加。在研究區(qū)氣候明顯趨于暖濕化的背景下，農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)遵從因地制宜的原則，充分發(fā)揮溫度對(duì)氣候生產(chǎn)潛力的貢獻(xiàn)值，高效利用本地區(qū)的有效降水和充分發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)以提高水資源的利用率，從而有效利用暖濕化的氣候背景對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正面效應(yīng)。但是，針對(duì)不同作物品種、不同土壤與耕作條件、不同區(qū)域等綜合因素，對(duì)糧食生產(chǎn)的指導(dǎo)和科學(xué)支撐有待于進(jìn)一步的探究。

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(責(zé)任編輯 張瑾)

Characteristics of climate change, grain yield and climate productivity potential during last 53 years in Qinghai Province

LI Xiao-dong1，4, HU Ai-jun1，4, QI Dong-lin1，4, LI Feng-xia2, WANG Li1，4, LIU Ji-hong3, 4
(1.Qinghai Institute of Meteorological Science, Xining 810001, China; 2.Qinghai Provincial Meteorological Bureau, Xining 810001, China; 3.Haibei Meteorological Bureau, Haibei 810200, China; 4.Qinghai Provincial Key Laboratory of Disaster Prevention and Reduction, Xining 810001, China)

Based on temperature and precipitation data during 1961-2013 in Qinghai Province, characteristics of climate change were analyzed and climate productivity potential (TSPV) was calculated by Thornthwaite Memorial model to explore the relationship between grain yield and climate productivity potential. The results showed that annual average temperature significantly increased during 1961-2013 with increase rate of 0.40 ℃·10a-1and precipitation slightly increased with increase rate of 6.0 mm·10a-1. However, sunshine hours and relative humidity decreased. During last decade since 2002, the total grain yield had correlation with climate productive potential with the correlation coefficient of 0.29 (P< 0.05) and TSPV showed an abrupt change from 2002. TSPV varied from 323.39 to 478.48 g·m-2·a-1during 1961-2013 with great annual variation and weak increase at rate of 0.914 g·m-2·a-1.

climate change; Thornthwaite Memorial model; climate productive potential

LI Xiao-dong E-mail:550381lxd@163.com

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0425

2014-09-22 接受日期：2015-01-29

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAH31B02);青海省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012-N-529)

李曉東(1985-)，男，青海貴德人，工程師，碩士，主要從事氣候變化及生態(tài)環(huán)境影響研究。E-mail：550381lxd@163.com

S162.8

A

1001-0629(2015)07-1061-08*

李曉東,胡愛(ài)軍,祁棟林,李鳳霞,王力,劉吉宏.近53年青海省氣候變化與糧食產(chǎn)量及氣候生產(chǎn)潛力特征[J].草業(yè)科學(xué),2015,32(7):1061-1068.

LI Xiao-dong,HU Ai-jun,QI Dong-lin,LI Feng-xia,WANG Li,LIU Ji-hong.Characteristics of climate change, grain yield and climate productivity potential during last 53 years in Qinghai Province[J].Pratacultural Science，2015,32(7)：1061-1068.